氧传感器加热控制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种氧传感器加热控制电路，包括：低端开关设置在ECU中，其一端与氧传感器加热对象的低端相连，另一端与电源负极相连，并与ECU接口芯片相连；所述ECU接口芯片与氧传感器的通信接口相连；其中，还包括设置在ECU中的高端开关，其一端与氧传感器加热对象的高端相连，另一端与电源正极相连；所述高端开关采用PWM控制方式，能对输入电压进行调整，具有过流检测及短路检测功能，在发生过流或短路情况时能断开控制电路。本发明专利技术的氧传感器加热控制电路能对氧传感器实现双端控制（高端控制、低端控制），能控制氧传感器加热电压幅值在允许的极限电压之内，能避免加热电压纹波较大情况的发生，能对加热引脚引起的对地短路进行断电保护。

【技术实现步骤摘要】
氧传感器加热控制电路
本专利技术涉及汽车电子领域，特别是涉及一种氧传感器加热控制电路。
技术介绍
电喷车为获得高排气净化率，降低排气中（CO）一氧化碳、（HC）碳氢化合物和（NOx）氮氧化合物成份，必须利用三元催化器。在使用三元催化器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。现有的氧传感器加热控制电路对于加热对象采用单端控制的方式；即，一端接控制电路、另一端接地，被称为高端控制；或一端接电源、另一端接控制电路，被称为低端控制。氧传感器的工作温度会通过专用芯片CJ125的处理，通过氧传感器特征阻抗来表征出来，现有的氧传感器加热控制电路（以低端控制为例），如图1所示。现有氧传感器接口芯片，加热控制常采用低端控制，其控制频率被限定在2Hz以内。对于氧传感器，其加热电压额定为9V，最高不能超过12V。由于氧传感器电源电压范围从为9V至16V，而加热电压不能超过12V。以现有技术，符合这一要求的方法只能是对低端采用PWM控制。脉冲宽度调制(PWM)，是英文“PulseWidthModulation”的缩写，简称脉宽调制，就是微处理器输出不同的脉冲信号宽度，经积分后转换成不同幅值的模拟信号。脉冲越窄，则模拟信号幅值越低；脉冲越宽，则幅值越高。由于输入电压不同，单片机输出不同宽度的脉冲波，使输出稳定在9V。并且，输入到加热对象两端的平均电压，必须限制在一定幅值范围以内。由于控制频率被限定在2Hz以内，所以输出的波形，纹波较大，当电源大于12V时，存在超过加热电压极限值的尖峰脉冲。即使采用低端控制方式，其高端H+仍需接电源，现有氧传感器连接线束的连接方式为加热对象两端通过线束，进入控制电路所在ECU；ECU再通过其它线束，与电源连接。所以加热对象高端H+与电源的连接，是在ECU内部进行的。考虑到加热对象是与ECU直接相连，这样一旦其各引脚（包括H+）对地短路，所引起的后果，是ECU内部电源短路，造成设备损毁。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能对氧传感器实现双端控制（高端控制、低端控制）氧传感器加热控制电路，能控制氧传感器加热电压幅值在允许的极限电压之内，能避免加热电压纹波较大情况的发生，能对加热引脚引起的对地短路进行断电保护。为解决上述技术问题，本专利技术的氧传感器加热控制电路，包括：低端开关设置在ECU中，其一端与氧传感器加热对象的低端相连，另一端与电源负极相连，并与ECU接口芯片相连；所述ECU接口芯片与氧传感器的通信接口相连；其中，还包括设置在ECU中的高端开关，其一端与氧传感器加热对象的高端相连，另一端与电源正极相连；所述高端开关采用PWM控制方式，能对输入电压进行调整，具有过流检测及短路检测功能，在发生过流或短路情况时能断开控制电路。所述高端开关是英飞凌BTS6133D集成高端开关，其两个输出端并联后接加热对象的高端，并且通过第一二极管D1、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3接地；其中，所述高端开关输出端接第一二极管D1负极、第二电容C2正端和第三电容C3正端，第一二极管D1正极、第二电容C2的负端和第三电容C3的负端接地；所述高端开关的电源端通过第二二极管D2接电源，通过第四电容C4、第五电容C5和第三二极管D3接地；其中，第二二极管D2正极接电源，第二二极管D2负极接所述高端开关的电源端；第三二极管D3正极接地，其负极接所述高端开关的电源端。其中，所述低端开关是一NMOS管N1，其源极接地并且通过电容C6接所述加热对象的低端，其漏极接所述加热对象的低端并且通过第一电阻R1接ECU接口芯片，其栅极接ECU接口芯片并且通过第二电阻R2和第三电阻R3接地。本专利技术在现有低端控制的条件下，采用双端控制，即对加热对象的两端，采取同时控制的方式。在ECU中增设了一个智能高端开关，电源正极经线束输入ECU后，经过该高端开关输出，再由线束连接到加热对象的高端H+。这个高端开关采用PWM控制方式，可将输入的电压，调整到符合要求的数值，以确保其不超过传感器所能接受的最大电压值。由于PWM波能采用较高的频率，所以其输出波形也较为平滑，纹波不大。该高端开关为智能开关，自带过流及短路检测。一旦加热对象过流，或者其高端H+对地短路，则高端开关立即报警，能断开控制电路。对于加热对象低端的控制，由于低端开关与接口芯片的连接，在硬件上已经确定，所以保持不动，其控制频率也维持不便。附图说明下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1是一种现有氧传感器加热控制电路的结构示意图，其显示低端控制方式的连接结构。图2是本专利技术的结构示意图。图3是本专利技术高端开关一实施例的结构示意图。图4是本专利技术低端开关一实施例的结构示意图。附图标记说明H+是加热对象的高端H-是加热对象的低端D1是第一二极管D2是第二二极管D3是第三二极管C1是第一电容C2是第二电容C3是第三电容C4是第四电容C5是第五电容C6是第六电容R1是第一电阻R2是第二电阻R3是第三电阻N1是NMOS管out是高端开关输出端vcc是高端开关电源端gnd是地具体实施方式如图2所示，本专利技术的氧传感器加热控制电路，包括低端开关设置在ECU中，其一端与氧传感器加热对象的低端H-相连，另一端与电源负极相连，并与ECU接口芯片相连；所述ECU接口芯片与氧传感器的通信接口相连；还包括设置在ECU中的高端开关，其一端与氧传感器加热对象的高端H+相连，另一端与电源正极相连；所述高端开关采用PWM控制方式，能对输入电压进行调整，具有过流检测及短路检测功能，在发生过流或短路情况时能断开控制电路。如图3所示，本专利技术高端开关一实施例，高端开关是英飞凌BTS6133D集成高端开关，其两个输出端并联后接加热对象的高端，并且通过第一二极管D1、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3接地；其中，所述高端开关输出端接第一二极管D1负极、第二电容C2正端和第三电容C3正端，第一二极管D1正极、第二电容C2的负端和第三电容C3的负端接地；所述高端开关的电源端通过第二二极管D2接电源，通过第四电容C4、第五电容C5和第三二极管D3接地；其中，第二二极管D2正极接电源，第二二极管D2负极接所述高端开关的电源端；第三二极管D3正极接地，其负极接所述高端开关的电源端。如图4所示，所述低端开关是一NMOS管N1，其源极接地并且通过电容C6接所述加热对象的低端，其漏极接所述加热对象的低端并且通过第一电阻R1接ECU接口芯片，其栅极接ECU接口芯片并且通过第二电阻R2和第三电阻R3接地。以上通过具体实施方式和实施例对本专利技术进行了详细的说明，但这些并非构成对本专利技术的限制。在不脱离本专利技术原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧传感器加热控制电路，包括：低端开关设置在ECU中，其一端与氧传感器加热对象的低端相连，另一端与电源负极相连，并与ECU接口芯片相连；所述ECU接口芯片与氧传感器的通信接口相连；其特征是：还包括设置在ECU中的高端开关，其一端与氧传感器加热对象的高端相连，另一端与电源正极相连；所述高端开关采用PWM控制方式，能对输入电压进行调整，具有过流检测及短路检测功能，在发生过流或短路情况时能断开控制电路；所述高端开关两个输出端并联后接加热对象的高端，并且通过第一二极管（D1）、第一电容（C1）、第二电容(C2)和第三电容(C3）接地；其中，所述高端开关输出端接第一二极管（D1）负极、第二电容（C2）正端和第三电容（C3）正端，第一二极管（D1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈吉波，韩本忠，黄东亚，王士海，彭思崴，
申请(专利权)人：联创汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：